网络环境下英语远程自主学习辅导系统设计＊

巫丹

（湖南信息学院，湖南 长沙 410151）

1 引言

信息技术的普及、计算机网络技术的成熟，在网络终身学习和在线教育中为人们提供了更广阔的平台，远程学习系统得到了发展，受到了人们的认可和关注[1]。传统学习方法在地域和时间上受到了限制，远程自主学习辅导系统突破了地域和时间的限制[2]。互联网技术的发展扩展了学生在网络中的学习途径和平台，远程自主学习辅导系统提高了学生的学习效率。各院校对英语学习的重视程度不断提高，借助第三方公司或通过自主开发设计类型不同的多种英语远程自主学习辅导系统，得到了广泛的应用[3]。在线协作学习在信息时代社会中根据开放式网络获得了全新的思路，为实现协作、开放、自主、交互、共享学习平台提供了支持。因此研究英语远程自主学习辅导系统设计方法具有重要的现实和理论意义[4]。当前英语远程自主学习辅导系统设计方法存在系统安全性低和学习效率低的问题，需要对英语远程自主学习辅导系统设计方法进行研究。

文献[5]设计了一种基于单片机与物联网的智能学习辅助系统，该系统由手机、单片机、物联网模块、服务器组成，使用相应的通讯协议将各部分连接起来成为一个完整的系统，通过短信提醒，对手机进行物理隔绝，增强学习的仪式感等方法帮助学生戒掉"手机依赖症"，同时也能帮助学生逐渐养成良好的学习习惯。但是该系统不能明确的划分用户的权限，导致系统安全性较低。文献[6]针对大学英语四六级学习及考试特点，设计基于智能手机的英语辅助学习系统，利用碎片化学习的特点对系统功能进行设计，该系统包括：单词学习模块、听力学习模块、阅读和写作模块、考试指南和学霸秘籍模块以及寓教于乐模块，通过应用效果调查，该系统的实现为大学英语学习提供了帮助。但是该系统不能为学生推荐合适的学习资源，导致学生学习效率较低。

为了解决上述系统中存在的问题，在网络环境下设计英语远程自主学习辅导系统。

2 网络环境下英语远程自主学习辅导系统设计

2.1 系统架构设计

根据数据流和业务流的处理对网络环境下英语远程自主学习辅导系统进行整体设计，包括查询结果返回模块、数据传输模块、功能模块。英语远程自主学习辅导系统的总体包括系统管理模块、用户登陆模块、在线答疑管理模块、在线考试管理模块和课程资源管理模块等，各模块之间相辅相成，网络环境下英语远程自主学习辅导系统的总体架构如图1所示。

2.2 系统网络拓扑结构

学校内存在的各业务系统服务器通过封闭的服务器机房进行集中管理，确定稳定性和高性能是设计网络环境下英语远程自主学习辅导系统的原则[7]。决定系统稳定性和性能的主要因素包括网络架构、软件架构、服务器硬件性能和程序算法，网络带宽利用防火墙外部存在的路由器进行划分。

由多台服务器构成英语远程自主学习辅导系统的虚拟化服务器，并将对应的业务系统布置在虚拟服务器中，数据库服务器与虚拟服务器进行对接。管理服务器的主要任务是管理英语远程自主学习辅导系统中的服务器，根据业务系统的需求动态调整虚拟服务器的磁盘空间、内存和CPU等资源。

2.3 功能模块设计

(1) 课程资源管理模块

课程资源管理模块是一种功能管理模块主要包括相关教学资料和教师上课课件，学生可以通过英语远程自主学习辅导系统在线查看由教师上传的课程资源信息，具有在线学习的功能[8]，图2为英语远程自主学习辅导系统课程资源管理模块的流程图。

(2) 在线考试管理模块

教师可以通过英语远程自主学习辅导系统中的在线考试管理模块考察学生的学习情况，通过在线考试的模式评价学生的自主学习情况，在线考试过程中所用的试卷都是由教师所出。根据学习的课程，学生在英语远程自主学习辅导系统中选择对应的试卷。在规定时间内交卷后，系统根据正确答案进行评分，并将评分结果在显示界面中显示出来，在线考试管理模块在英语远程自主学习辅导系统中的工作流程如图3所示。

(3) 在线答疑管理模块

在线答疑管理模块的主要功能是在英语远程自主学习辅导系统中为教师和学生提供交流平台，在英语远程自主学习辅导系统中，学生可以将在线学习过程中以及自己不会的问题向老师提出，教师在在线答疑模块中为学生解答，其工作流程如图4所示。

(4) 系统管理模块

系统管理员通过系统管理模块对英语远程自主学习系统进行管理。在系统管理模块中，管理员首先需要判定用户对应的权限，根据英语远程自主学习辅导系统的功能模块设计和需求分析，通过登陆管理员账号进行操作。系统管理模块在英语远程自主学习辅导系统中的工作流程如下：

(5) 用户登陆模块

用户登陆系统是实现各种功能操作的前提，所以操作各种功能模块的基础是用户登陆系统。在英语远程自主学习辅导系统中设计用户登陆模块时，主要包括密码验证、用户账号验证。英语远程自主学习辅导系统面对的主要对象是学生和教师，但登陆英语远程自主学习辅导系统时，学生和教师的登陆过程都是相同的。根据普通软件密码、账号身份验证的特点，结合英语远程自主学习辅导系统的实际情况，得到工作流程图，如图6所示。

3 学习推荐算法

设U代表的是用户集；T代表的是用户资源标签集；C代表的是用户访问事物集。

在用户资源标签集T的基础上对用户u每个标签出现的次数Tu，k以及在英语远程自主学习辅导系统中出现的总次数进行统计，设Φu(k)代表的是状态对应的特征向量，其计算公式如下：

式中，M代表的是用户总数；xu，k描述的是用户u对应的第k个标签在英语远程自主学习辅导系统中存在的次数。

利用用户资源标签集T对资源标签在系统中出现的总次数进行统计。根据在用户u访问集合的基础上对其标签出现的总数Nj进行统计，其中Nj描述的是用户ut在英语远程自主学习辅导系统中被用户u访问时对应的标签j在英语远程自主学习辅导系统中出现的总数。

按照时间从近到远的顺序对用户u在用户访问事物集C中进行排序，获得排序结果，依据经验值设置时间衰减因子，并设置初始函数值为零。用户标签向量与初始用户值函数的每一维权值均设置为零。

用户u的学习向量根据排序结果进行学习，根据用户u每一时刻i+1 访问的资源a，获取资源a 的变迁集合。设代表的是用户值函数，其计算公式如下：

式中，Wi描述的是第k维标签在处理完用户第i+1步访问数据后对应的权值。

根据式(2)的计算结果，通过下式更新资源at中存在的标签对应的权值：

精简资源集合，当资源出现在待预测用户历史访问记录中时，删除该资源，利用剩下的资源构成候选资源集。

针对任何一个候选资源，用户对其级别进行评分，计算当前需要预测用户s与访问过用户si之间的相似度，结合用户s最近邻用户评价预测资源获得的实际分数，对资源a的分数per(s，a)进行预测，per(s，a)的表达式如下：式中，sim(si，s)描述的是用户s与用户si之间存在的相似度；(si，s)描述的是访问过资源a 的用户与s最近邻用户之间的相似度和。

根据推荐分数per(s，a)的计算结果排序候选集中存在的资源，实现学习资源的推荐。

4 实验与分析

为了验证设计的网络环境下英语远程自主学习辅导系统的整体有效性，需要对网络环境下英语远程自主学习辅导系统进行测试，本次测试的Web 服务器为Tomcat6．0，处理器为Intel Core i3-2310M CPU@2．10GHz，数据库为SQL Server 2005，操作系统为Windows 7。分别采用网络环境下英语远程自主学习辅导系统、文献[5]设计的基于单片机与物联网的智能学习辅助系统和文献[6]设计的基于智能手机的英语辅助学习系统进行测试，对比三种系统的安全性，测试结果如下：

分析图7可知，在多次迭代中，本文设计的网络环境下英语远程自主学习辅导系统的安全性均高于文献[5]系统和文献[6]系统的安全性，因为网络环境下英语远程自主学习辅导系统设计了系统管理模块，在系统管理模块中设置了用户的权限，包括管理员、学生和教师的权限，提高了英语远程自主学习辅导系统的安全性。

远程自主学习辅导系统的基本功能是提高学生的学习效率，分别采用网络环境下英语远程自主学习辅导系统、文献[5]系统和文献[6]系统进行测试，让学生通过上述系统学习相同知识，对比学生学习所用的时间，测试结果如下：

由图8中的数据可知，学习相同知识，本文设计的网络环境下英语远程自主学习辅导系统的学习时间在多次迭代中均低于文献[5]系统和文献[6]系统的学习时间，因为网络环境下英语远程自主学习辅导系统通过学习推荐算法为学生推荐合适的学习资料，并通过在线检测和在线答疑提高学生的学习效果，缩短了学生学习知识所用的时间，验证了本文设计的网络环境下英语远程自主学习辅导系统能够提高学生学习效率。

5 结束语

在英语教育行业中信息化技术的应用逐渐变多，网络技术的发展，促进了英语远程自主学习辅导系统的发展。当前英语远程自主学习辅导系统存在系统安全性低和学习效率低的问题，本文提出并设计了网络环境下英语远程自主学习辅导系统，通过系统管理模块设置用户权限，提高英语远程自主学习辅导系统的安全性，通过学习推荐算法提高学生的学习效率，解决了当前系统中存在的问题，为英语远程自主学习辅导系统的发展奠定了基础。